泉港石化工业区环境空气污染监控点选取研究与应用

庄杰平

(泉港区环境监测站，福建 泉州 362801)

石化企业是我国重要的支柱行业，建设多元功能的石化工业园区，是实现上下游产业聚集、资源化循环利用、减少环境风险的重大方式，但石化工业园区排放的大气污染源种类多而复杂、影响范围广，已成为区域环境空气污染的重要因素[1]，对于边界居民区环境污染的影响必须引起高度重视。建立石化工业区环境空气自动监测系统，监控污染排放，客观反映污染源对周边区域环境空气质量影响，以及区域环境空气质量水平和变化规律，是协调石化工业区大气环境与经济、社会关系的重要监控手段。研究石化工业区污染监控点位置，按照石化工业区污染排放，污染物扩散、迁移及区域污染分布状况，确定石化工业区边界最大污染落地浓度区，捕捉最大污染特征，以此反映可能对人体健康造成污染影响，保证石化工业园区污染源聚集区对当地环境空气质量影响监测的准确性，是建立石化工业区环境空气自动监测系统有效性的主要根据。

1 泉港石化工业区规划产业及污染排放情况

1.1 园区规划及产业发展

泉港石化工业园区是湄洲湾石化基地的先导区，泉港石化工业园区分为四个片区[2]：基础石化产业项目区、石化深加工产业项目区、冷能综合利用项目区和物流仓储四大产业区，总面积25.98km2。基础石化产业区规划总面积为651.21公顷，以福建炼化一体化项目为基础，涵盖炼油、乙烯、芳香烃为主导产业；石化深加工项目区1044.16公顷，以福建联合石化EO-EG为基础的下游精细化工产业；冷能综合利用区规划面积约81.47公顷，物流仓储区规划面积约274.81公顷，石化物流区、原油库区、LNG罐区等。

1.2 污染排放情况

泉港石化工业区排放的废气按生产行业可分为石油炼制废气、石油化工废气；按排放方式可分为燃烧烟气、生产工艺废气、火炬废气和无组织排放废气。石油炼制废气来自燃烧烟气和工艺尾气，如：加热烟气、锅炉烟气、催化剂再生烟气、焦化放空气、氧化沥青尾气，硫回收尾气等。石油化工行业废气主要有燃烧烟气、工艺尾气、装置设备泄漏的烃类气体，碱渣处理装置、污水处理厂等散发出的恶臭气体等。石油化工行业排放的大气污染物主要有SO2、NOx、TSP、非甲烷总烃、恶臭物质(硫化氢、氨等)等。泉港石化工业园区中高架源69个、低架源(几何高度30m以下[3])49个、面源29个，各类源污染物排放统计见表1。

表1 各类源污染物排放情况表 单位:kg/h

2 落地浓度区的确定

选用秀屿气象站2019年全年气象数据，采用地面高程数据SRTM3(对应分辨率精度为90m)，按照《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ2.2-2018)推荐的AERMOD 模式，对泉港工业区69个中高架源、49个低架源、29个面源进行多源模拟预测， PM10、SO2、NOx、TSP、CO、H2S、NH3、非甲烷总烃(NMHC)各污染物在泉港工业区边界西南区域形成最大落地浓度叠合区域。

环境空气污染监控点布设要求[23]：①设在可能对人体健康造成影响的污染物高浓度区；②设在源主导风向和第二主导风向的下风向的最大落地浓度区；③设在源主导风向和第二主导风向的下风向的工业园区边界。

泉港工业区所在区域主导风向为NE(26.0%)，次主导风向为NNE(10.5%)和ENE(11.9%)，从上述预测最大落地浓度区分析，该区位于泉港工业区主导风向的下风向，同时区内存在居民区，该区内均符合环境空气污染监控点布设要求。但该落地浓度区大且涉及工业区边界长，须进一步优化污染监控点位置。

3 污染监控点优化选取

3.1 污染监控点预选方法

在上述模拟计算出最大落地浓度叠合区域内，进一步考虑高架源的污染物输送较远且到达地面浓度较低，若污染监控点设置距离工业区远，无法起到正常排放监控和事故风险预警监测作用；同时低架源及面源排放的污染物影响集中在下风向0.1～2km距离范围，低架源的废气污染物是影响工业区周边区域环境空气质量的主要因素，污染监控预选点选取在模拟计算的最大落地浓度叠合区中距离泉港下风向0.1～2km范围内，即选取原中行南埔分理处(1#)、仙境村老协会(2#)、东山村委会(3#)3个地点作为污染监控预选点，见图1。

图1 工业区外各污染物最大落地浓度叠合区域

3.2 污染监控点优化选取方法

考虑模式模拟计算时，存在地面局部气象及地形变化原因，可采取现场连续监测的方法，从污染监控预选点中，进一步优化选取污染监控点。

依据天气预报选定以东北风为主天气条件，于2020年1月3～9日，对原中行南埔分理处(1#)、仙境村老协会(2#)、东山村委会(3#)3个地点进行连续7天环境空气质量手工监测[24]，监测因子选取SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、臭氧，所用监测方法和仪器设备见表2。手工监测期间实测气象参数表明，较有利于污染物向主导下风向扩散，见表3。利用综合指数[25]对三个预选点位连续七日的监测数据进行分析，最终选取污染监控点。

表3 3个预选点环境空气实测气象参数

表2 环境空气监测方法和仪器

综合指数计算公式如下：

式中，Isum——污染物综合指数；Cix——各个污染物平均值，mg/m3；Six——各个污染物环境质量日标准限值，mg/m3。

如表4所示，从环境空气质量综合指数分析，3个预选点位中，仙境村老协会的综合指数最高，其次为东山村委会，原中行南埔分理处综合指数最低。在泉港石化工业园区下风向0.1～2km范围内，3个预选点位均可作为对园区大气污染状况的监控点位，其中仙境村老协会的污染程度相对较大，同时考虑泉港石化工业园区规划发展，即泉港石化工业区深加工产业未来向北发展，设置的污染监控点还应满足北部深加工产业环境空气影响监控需求，因此可优先选择仙境村老协会(2#)布设污染监控点，用于反映泉港区工业园区大气污染状况的污染监控点位。

表4 3个预选点环境空气污染综合指数

4 应用探讨

选取污染监控点应具有代表性、整体性、前瞻性，须客观反映泉港工业区规划空间发展，污染源空气质量现状和变化趋势，以及对周边区域环境空气质量的影响。受制于监测能力和条件，本次对泉港工业区污染监控预选点连续监测时限不足，同时开展实测的时间应选择污染最重的月份。从泉港工业区下风向最大落地浓度区看，由于区域大且涉及工业区边界长，且工业区存在向北发展，应考虑后期增设污染监控点，以实现为生态环境部门精细化管控泉港石化工业区污染排放、事故风险预警提供更有力支撑。

5 结论

对于工业区环境空气污染监控点选取的方法：首先调查工业区污染源污染排放，污染物扩散、迁移及区域污染分布状况，通过模式模拟计算，预测多源多污染物形成最大落地浓度叠合区；从污染最大落地浓度区，选取多个预选点，最终采用现场实测和污染综合指数法，确定最优环境空气污染监控点。通过泉港工业区环境空气污染监控点选取论证，选取仙境村老协会布设污染监控点，可客观反映泉港区工业园区大气污染状况。本文环境空气污染监控点选取方法，可为其他工业区污染监控点选址提供借鉴和参考。